Структурные особенности хромсодержащих фаз
Хромсодержащие фазы в системе SiO2–MgO–Cr2O3 исследованы методом монокристальной рентгеновской дифракции. Для гранатов установлена кубическая сингония и закономерное уменьшение параметров элементарной ячейки при увеличении в составе мэйджоритового компонента.
Структурную формулу Cr-содержащего акимотоита (тригональная сингония, R 
) можно представить в виде (Mg1–xCrx)(Si1–xCrx)O3 (x = 0,015, 0,023, 0,038). Согласно этой формуле, изоморфизм иллюстрируется схемой Mg2+ + Si4+ = 2Cr3+. Данный механизм замещения характерен и для MgSiO3-Brd (ромбическая сингония, Pbnm). В MgCr2O4 со структурой титаната кальция (Ct, ромбическая сингония, Bb mm) атомы магния занимают восьмивершинники, а хром располагается в октаэдрах, соединенных между собой вершинами и ребрами. Для фазы с искаженной структурой титаната кальция (mCt) установлена ромбическая сингония с пространственной группой Cmc21 и параметрами ячейки a = 2.8482(1), b = 9.4592(5), c = 9.6353(5) Å, V = 259.59(2) Å3 (Bindi, Sirotkina et al., 2015). Отклонение от структуры классического Bbmm титаната кальция (Yamanaka et al., 2008; Bindi, Sirotkina et al., 2014с) связано с потерей центра инверсии в результате упорядоченного распределения в октаэдрических позициях кремния (M2) и хрома (M1). Что вызывает искажение структуры, таким образом, провоцируя изменение координации магния. Магний полностью занимает семивершинники, вместо восьмикоординационных полиэдров, характерных для пост-шпинелевых фаз (Yamanaka et al., 2008).
|
|
|
|
| Рис. 6. Фазовая P – X диаграмма псевдобинарной системы Mg2SiO4–MgCr2O4 при 1600 °С. Маленькие кружки отражают составы фаз, синтезированных в системе Fo – MChr . Давления фазовых превращений Mg2SiO4 Ol/Wad (14,8 ГПа) и Wad/Rgw (20,2 ГПа) приведены по данным (Akaogi et al., 1989) |
Для вадслеита наблюдается отрицательная корреляция Cr с Si (рис. 7а), при этом установленный угловой коэффициент линии тренда соответствует -0,5. Данный факт ранее уже отмечался в экспериментальной работе (Gudfinnsson, Wood, 1998), на основе которого ее авторы сделали вывод о следующем механизме вхождения хрома в вадслеит: 2VICr3++IVMg2+=2VIMg2++IVSi4+. Cудя по составам вадслеита, полученного в наших экспериментах, точно такая корреляция (с угловым коэффициентом -0,5) устанавливается между магнием и хромом (рис. 7б). В связи с этим мы можем предположить иной механизм вхождения Cr в вадслеит: VICr3++IVCr3+=VIMg2++IVSi4+, согласно которому Cr замещает Mg в октаэдрических позициях и Si в тетраэдрах.
|
| Рис. 7. Отрицательная корреляция Cr и Si (а) и Cr и Mg (б) в вадслеитах, синтезированных в системе Mg2SiO4–MgCr2O4 при давлениях 12–19 ГПа и температуре 1600 °С |
Для рингвудита наблюдается отрицательная корреляция хрома и кремния, с угловым коэффициентом равным -0,5 (рис. 8а). Для Rgw характерна шпинелеподобная структура, в связи с чем, предлагается иной механизм вхождения Cr, согласно которому Mg замещает Si в тетраэдрической позиции, в то время как весь хром входит в октаэдры магния по следующей схеме 2VICr3++IVMg2+=2VIMg2++IVSi4+, что подтверждается обратной корреляцией хрома и магния, расположенного в октаэдрических позициях (рис. 8б).
|
|
|
|
| Рис. 8. Отрицательная корреляция Cr и Si (а) и Cr и VIMg (б) в рингвудитах, синтезированных в системе Mg2SiO4–MgCr2O4 при давлениях 20–23 ГПа и температуре 1600 °С |
Обсуждение результатов
Дата добавления: 2020-01-07; просмотров: 228; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!